钢结构课程设计学院：建筑工程学院班级：学号：姓名：指导老师：2012.05.27钢结构课程设计——钢屋架设计一、设计资料1、某车间的跨度27m ，柱距为6m ，厂房总长度为240m ，屋面采用1.5m ⨯6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用），屋面的坡度为10/1=i 。
2、屋架采用梯形钢屋架，其屋架支承于钢筋混凝土柱顶。
3、屋架的计算跨度：26.7m =0.152-2715.020⨯=⨯-=L L4、屋架的中间高度：H =3.340m5、在26.7m 的两端高度为：0h =2.005m6、在27m 轴线处端部高度为：0h =1.990m7、混凝土强度等级为C25，钢材采用Q235-B 级，焊条采用E43型，手工焊。
8、根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图2）。
柱网布置图符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）备注：某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备，不必进行有关这些的计算。
二、结构形式与布置屋架形式及尺寸如下图所示:三、荷载计算荷 载 计 算 表荷载名称标准值（kN/2m ）设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板1.4 1.4×1.2＝1.68 三毡四油绿豆砂 0.45 0.45×1.2＝0.54 找平层20mm 厚 0.4 0.4×1.2＝0.48 保温隔热层 1 1×1.2＝1.2 支撑重量 0.070.07×1.2＝0.084 屋架自重 0.12+0.011×27=0.4170.417×1.2＝0.50永久荷载总和 3.737 4.48 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.84 积灰荷载 0.8 0.8×1.4＝0.96可变荷载总和1.51.8设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况： （1）第一种荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：kN F 52.5665.1)8.148.4(=⨯⨯+=（2）第二种荷载组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：kN F 32.4065.148.41=⨯⨯=半跨节点可变荷载：kN F 2.1665.18.12=⨯⨯=（3）第三种荷载组合：全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架自重：kN F 256.565.1)084.050.0(3=⨯⨯+=半跨节点屋面板自重及活荷载：kN F 68.2265.1)84.068.1(4=⨯⨯+=备注：上述三种荷载组合，其中（1）、（2）种组合为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
四、内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下图三个图所示。
用电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨），19903490F F F F F F F F F/2F F F F F F FF FF/2F1F1F1F1F1F1F1F/2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1F2F1/2F2/2F1/2F1F134901990F3F4/2F3F4F3F4F3F4F3F4F3F4F3F4F3F41990F3F3F4/2F3/2F4F3F3F3F3F3F3F3然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果详细见表：架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）内力组合值计算杆内力(kN)全跨①左半跨②右半跨③第一种组合F×①第二种组合第三种组合F1×①+F2×②F1×①+F2×③F3×①+F4×②F3×①+F4×③上弦AB000000000BC-9.97-7.5-3.1-563.50 -523.49 -613.72 -222.50 -122.71 -613.72 CD-9.97-7.5-3.1-563.50 -523.49 -613.72 -222.50 -122.71 -613.72 DE-15.8-11.3-5.62-893.02 -820.28 -984.06 -339.56 -210.51 -984.06 EF-16.38-11.9-5.62-925.80 -853.22 -1016.84 -355.99 -213.55 -1016.84 FG-16.38-11.9-5.62-925.80 -853.22 -1016.84 -355.99 -213.55 -1016.84 GH-18.67-11.9-8.48-1055.23 -945.55 -1192.60 -368.02 -290.46 -1192.60 HI-19.17-12.4-8.48-1083.49 -973.81 -1220.86 -381.99 -293.08 -1220.86 IJ-19.17-12.4-8.48-1083.49 -973.81 -1220.86 -381.99 -293.08 -1220.86下弦ab 5.36 4.11 1.56302.95 282.70 328.22 121.39 63.55 328.22 bc13.319.78 4.42752.28 695.10 823.89 291.77 170.20 823.89 cd18.2412.197.591030.92 932.91 1153.88 372.34 268.01 1153.88 de17.819.99.91006.62 878.48 1167.00 318.14 318.14 1167.00斜腹杆aB-10.05-7.71-2.93-568.03 -530.12 -615.49 -227.69 -119.28 -615.49 Bb7.95 5.83 2.65449.33 414.99 492.26 174.01 101.89 492.26 bD-6.47-4.43-2.55-365.68 -332.64 -406.99 -134.48 -91.84 -406.99 Dc 4.61 2.81 2.25260.56 231.40 297.01 87.96 75.26 297.01 cf-3.5-1.29-2.76-197.82 -162.02 -242.53 -47.65 -80.99 -242.53 fG-2.69-0.49-2.76-152.04 -116.40 -196.75 -25.25 -76.74 -196.75 Ef0.790.73044.65 43.68 44.65 20.71 4.15 44.65Gd0.72-0.75 1.8440.69 16.88 70.50 -13.23 45.52-13.2370.50 Hg0.670.67037.87 37.87 37.87 18.72 3.52 37.87 dg 1.15 2.91-2.265.00 93.51 29.36 72.04 -43.85-43.8593.51gJ 1.89 3.64-2.2106.82 135.17 71.18 92.49 -39.96-39.96135.17竖杆Aa-1-10-56.52 -56.52 -56.52 -27.94 -5.26 -56.52 Cb-1-10-56.52 -56.52 -56.52 -27.94 -5.26 -56.52 Ec-1.5-1.50-84.78 -84.78 -84.78 -41.90 -7.88 -84.78 Ff-1-10-56.52 -56.52 -56.52 -27.94 -5.26 -56.52 Hd-1.5-1.50-84.78 -84.78 -84.78 -41.90 -7.88 -84.78 Ig-1-10-56.52 -56.52 -56.52 -27.94 -5.26 -56.52 Je000000000五、杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ 、JK 截面最大内力进行设计：内力N=-1220.86kN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节点间轴线的长度：ox l =150.7cm在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化变化情况，取oy l 为支撑点间的距距离oy l =150.7⨯3=452.1cm ，因为oy l =3ox l ，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并（如图所示）。
腹杆最大内力，N=615.49kN ，查表可知，节点板厚度选用12mm ，支座节点板厚度选用14mm 。
设λ=60，查表可知 ϕ=0.807 所需面积 A =f N ⨯ϕ=245.7036215807.01220860mm =⨯ 需要的回转半径： x i =λlox =607.150=2.51cm y i =λloy =601.452=7.54cm 根据所需要的A ，x i ，y i 查角钢表，选用2L180×110×12，肢背间距a ＝12mm ，则A ＝67.422cm ，cm 10.3 i x =，cm .748 i y =按所选角钢进行验算： 48.6131.01507i l ox ===x x λ 73.514.874521i l oy ===yy λ 满足长细比≤][λ＝150的要求。
由于x y λλ>，只需求y ϕ。
查表y ϕ＝0.847，则A Ny ϕ=79.2136742847.01220860=⨯2/mm N <2152/mm N所以所选用的截面2L180×110×12符合上弦杆的要求。
上弦截面如图所示：（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的de 杆计算。
N kN 11670001167N ==4500mm l =ox ，m m 133********l l o ===x oy（因跨中有通长系杆），所需截面积为:2254.28cm m m 9.54272151167000N A ====f 选用2L180×110×10，因ox oy l l 〉〉，故用不等肢角钢，短肢相并。
A ＝56.82cm >54.282cm ， 3.13cm i x =，cm 71.8i y =35077.14313.3450i l ox <===x x λ 35027.15371.81335i l oy <===yy λ a a MP 215MP 46.205 56801167000A N <===σ 选用截面满足要求。